目前我国在建的大中型水电站有几十个,正处在-一个水利水电建设的新高潮,灌浆技术是水电建筑物地基处理常用的和重要的工程措施,水泥的灌浆量非常大,例如贵州省构皮滩水电站帷幕灌浆323km,固结灌浆418.9km,回填灌浆135.4km,综合考虑行业的特殊性以及不同对象仪表在使用、维护和施工工艺的具体要求及正确选用,这是保证施工质量和仪表本体正确安全运行极其重要的工作内容,对日后的实际工作将带来很大的好处。

    灌浆行业施工工艺中的浆液和水的流量测量非常重要,特别是所使用的液体流量检测仪表,与一般企业有所不同,有其特殊要求,例如要便于频繁清洗和承受高速浆液中颗粒的摩擦和恶劣环境等,具体如下:

    (1)传感器测量回路简单,没有阻流件和容易滞流介质的部位;

    (2)与介质接触部件材料能承受水泥浆液中固相颗粒高流速时的摩擦力与化学浆液的腐蚀作用;

    (3)具有快速的响应性能和较高的测量精度;

    (3)能适应现场高温、潮湿、高灰尘的恶劣施工环境。

    在众多流量计产品中,电磁EMF具有测量不受流体温度、压力、密度、黏度的影响、电磁流量计内部直通光滑、.直接进行电测量,响应速度快、检测部无运动部件,不会发生滴漏现象、计量精度高、内衬可采用聚四氟乙烯塑料和氧化铝陶瓷,具有很强的抗腐蚀性等优点,近年来已成为灌浆工程流量测量的首选仪器。

    1工作原理

    电磁流量计(以下简称EMF)的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。被测介质垂直于磁力线方向流动,因而与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一感应电动势E由此可见,感应电动势E与被测介质流量Q成正比。与磁感应强度B和测量内径D有关,而与其他物理参数的变化无关。测量系统的变送器输出E是一个微弱的交变信号,其中包含各种干扰成分,且信号内阻变化高达几万Ω,因此要求转换器是一个高输入阻抗,且能抑制各种干扰成分的交流mV转换器。将感应电动势转换成4~20mA的统–信号。转换器有高输入阻抗差动放大器、主放大器、正交干扰抑制器、相敏检波器、直流放大器、霍尔乘法器等组成,最后输出信号电流为式中:I0为输出信号电流;K为仪表常数。

    2灌浆工程中EMF的使用

    钻孔、洗孔:灌浆施工首先要在岩层中自上而下分段进.行钻孔,待单孔终孔,用大量清水洗孔,至回水变清,无流量测量点,故不展开讨论。

    简易压水试验:洗孔结束,下孔口管,密封孔口,以设计要求的压力向孔内送水,测定其相应的流量值,并据此计算岩体的透水率。计算结果关系到岩体渗透特性的评价以及灌浆成果资料整理。这一-测量点是十分重要和敏感的,准确是首要指标,水有一-定的电导率,满足EMF的测量要求,需要重点考虑的是EMF的口径,因为压水试验和灌浆用的是相同的EMF.灌浆:压水试验后,灌浆泵将一定水灰比(比如3:1,2:1,1:1,0.81,0.5:1)的水泥浆液压送到孔中,–部分进入裂隙而扩散,余下的浆液经回浆管返出孔外,流回到浆液搅拌机中,在规定的压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注30min;或不大于1L/min,继续灌注60min,灌浆可以结束。每台钻孔设备都需要两台EMF分别记录进、返浆流量,灌浆量就等于进浆量减去返浆量,现场管线与EMF安装布置。

    由于现场灌浆泵泵量多为6m³/h(100L/min),故EMF的量程选为100L/min,由EMF的测量原理可知[4],其流速的下限由.同噪声或偏移的信噪比S/N(信号与噪声)来决定,上限则由测量管内衬里的磨损和配管的经济速度等来决定印。由于水泥浆液中带有水泥固体颗粒,考虑到对EMF衬里和电极的磨损,选用流速≤5m/s,另一方面水泥浆液又具有易粘附、沉淀、结垢的特性,故EMF测量管内的流速应不低于0.5m/s,以起到对电极和内衬的自清扫作用。一般当测量管内实际流速<0.1m/s时,感应电动势已变得十分微弱(零点几μV~几μV),此时噪声.的影响逐步变为主导,甚至淹没信号电动势4],由流速与相对误差的关系可知,为了保证仪表的检测精度,流速应大于0.5m/s.故推荐使用流速范围为0.5~5m/s.

    灌浆施工时吸浆量大小一般在0~100L/min,进、返浆,上EMF相应的流量范围为30~100L/min,从流量、流速与口径三者关系表(表1)可知:EMF口径选择DN25比较合适。DN25的测量范围是14.72~147.18L/min,同时DN25和现场灌浆管道口径一致,配套安装时,不需要变径。同时EMF的时间常数也应该设置小一些,一般在1~3s,以提高测量的灵敏度。